激光曝光方法、光致抗蚀剂层加工方法和用于制造图案成形品的方法

专利名称：激光曝光方法、光致抗蚀剂层加工方法和用于制造图案成形品的方法
技术领域：
本发明涉及在对多个分开的物体执行聚焦伺服控制的同时用激光束照射各个 物体的激光曝光方法，光致抗蚀剂层加工方法，以及用于制造图案成形品(patterned casting)的方法。
背景技术：
通常，已知有一种技术，通过用激光束照射其上涂敷有光致抗蚀剂层的工件并 随后通过显影工艺移除照射部分，以在工件(物体)的表面上形成凹凸。如果在加工正 在旋转(自转)的工件时执行此技术，则对旋转工件更接近其旋转中心的部分进行加工将 花费更多的时间，因为旋转工件的转速朝向旋转中心变慢，并且考虑到激光输出量和转 速之间的关联，将难以精确地加工工件更接近旋转中心的部分。为了解决这些问题，本申请所指发明人考虑如下方法通过使多个工件围绕工 件支撑台的旋转中心公转以单个步骤加工工件，在所述工件支撑台上，将工件在工件不 与支撑台的旋转中心交迭的位置排列于支撑台的圆周方向上。然而，采用此方法，将无 法适当地进行在加工每个工件的过程中执行的聚焦伺服控制，这是由每个工件表面的反 射率和工件之间(支撑台的)区域的反射率的不同造成的。作为与上述聚焦伺服控制相关的传统技术，已知一种在用于测试的信息记录介 质(在下文中称为“试样”)中记录或从中再生(retrieve)信息的技术，但是这不是用于 在工件的表面上形成凹凸的技术(见JP 3-134832A)。更具体而言，在此技术中，将多 个试样在工件不与转台的旋转中心交迭的位置排列在转台的圆周方向上，并且当测试头 (head)对每个试样进行记录或再生的操作时执行基于反射光的聚焦伺服控制，同时在测 试头经过两个试样之间时在不使用反射光的条件下使包含在测试头中的物镜在预定的聚 焦控制容许范围内上下往复移动。因此，在测试头通过了两个试样之间并到达其中的第 二个试样后，物镜已经处于聚焦控制容许范围内，并因而可以对第二个试样适当地执行 聚焦伺服控制。然而，在此传统技术中，因为当物镜在两个试样之间时使其上下往复移动，物 镜将有可能在到达第二试样时从正常位置较大地偏离，视情况而定；在此情况下，不利 地，在聚焦伺服控制在此情况下变得稳定之前需要经过额外的时间。因此，适宜的是提供可以使聚焦伺服控制更快地稳定的激光曝光方法、光致抗 蚀剂层加工方法和用于图案成形品的制造方法。

发明内容
在本发明的一个方面，提供了一种使用激光束将多个物体曝光的激光曝光方 法，其中使支撑台和激光束照射装置沿所述多个物体的排列方向彼此相对移动，所述支 撑台支撑在其上间隔开的所述多个物体，所述激光束照射装置在执行基于反射光使其光学部件移动的聚焦伺服控制的同时使用激光束照射所述物体。该方法包括控制开始 步骤，即，在由所述激光束照射装置发射的激光束已经到达物体上的聚焦开始位置的条 件下，开始所述聚焦伺服控制；控制停止步骤，即，在由所述激光束照射装置发射的激 光束已经到达所述物体上的聚焦停止位置的条件下，停止所述聚焦伺服控制；和保持步 骤，即，将所述光学部件的位置保持在预定的位置，保持时间从由所述激光束照射装置 发射的激光束到达所述物体上的聚焦停止位置时开始，直至由所述激光束照射装置发射 的激光束到达下一个物体上的聚焦开始位置为止。在本发明的这种方式中，当相对于物体移动的激光束到达所述物体上的聚焦开 始位置时，开始聚焦伺服控制。更具体而言，使光学部件基于从物体反射的反射光移 动，并且将从激光束照射装置发射的激光束聚焦在物体中特定的位置。当激光束到达 物体上的聚焦停止位置时，停止聚焦伺服控制，并且将光学部件的位置保持在预定的位 置。因此，当激光束到达下一个物体上的聚焦开始位置时，再次开始聚焦伺服控制，并 且使光学部件自预定的位置开始移动。因此，如果将放置在支撑台上的多个物体的表面 位置设置为相对于预定的位置处于大体相同的位置，则当使激光束从当前聚焦的物体移 动到下一个物体时，光学部件相对于下一个物体的位置将被保持在接近正常位置(相当 于将在后描述的焦点(in-focus)位置)的位置，从而可以使聚焦伺服控制更快地稳定。在以上构造中，任选地，可以将聚焦开始位置和聚焦停止位置设置在将激光束 全部照射于物体上的位置。以此特征，因为当激光束处于聚焦开始位置和聚焦停止位置时，将全部激光束 照射于物体，因此可以防止在激光束部分地偏离物体照射的情况下导致的潜在风险，比 如无法恰当地执行聚焦伺服控制。在以上构造中，可以配置为在保持步骤中，持续从激光束照射装置连续地或间 断地发射激光束。以此特征，与在保持步骤过程中停止激光束的发射的方法相比，当对下一个物 体的聚焦伺服控制开始时可以更稳定地发射激光束。此外，可以配置为在控制开始步骤、控制停止步骤和保持步骤中，持续从激光 束照射装置间断地发射激光束。以此构造，可以以始终持续间断地发射激光束这样的简化模式实现对激光束照 射装置的控制；因此，可以以提高的精确度执行控制。预定位置可以是当停止所述聚焦伺服控制时光学部件所处的位置。以此特征，将光学部件保持在当停止聚焦伺服控制时光学部件所处的位置，并 从而可以免除光学部件的任何多余移动，从而可以使其驱动系统的磨损最小化。备选地，预定位置可以是与接下来将被照射的下一个物体的表面相对应的位 置。以此特征，即使多个物体的表面位置无法处于大体相同的位置，由于将光学部 件移动到并保持在与接下来将被照射的下一个物体的表面相对应的位置，因此也可以对 下一个物体适当地执行聚焦伺服控制。备选地，预定位置可以是对应聚焦误差信号的S形曲线的峰间间隔的位置。在此，“聚焦误差信号”是指字母S形式的曲线状的已知类型信号，其是当在没有执行聚焦伺服控制的情况下使光学部件仅沿其光轴方向的一个方向移动时而基于反 射光获得的。应理解的是当其在聚焦误差信号的S形曲线的峰之间时，将易于执行聚焦 伺服控制。以此特征，由于将光学部件保持在作为与聚焦误差信号的S形曲线的峰间间隔 对应的位置的位置，所以可以适当地开始对下一个物体的聚焦伺服控制。可以使支撑台旋转以使得多个物体绕支撑台的旋转轴公转。以结构简单的此构造，可以使多个物体相对于激光束照射装置移动。可以将所述激光束照射于所述物体的被限定在以下位置之间的范围内的部分 上在更靠近所述支撑台的旋转轴的边缘的内侧不小于lPm的位置；和在离所述支撑 台的旋转轴最远的边缘的内侧不小于1 P m的位置。以此特征，可以防止在物体的边缘有缺口部分的情况下导致的潜在风险，如作 为激光束部分地偏离物体照射的结果，无法恰当地执行聚焦伺服控制。作为本发明的另一个方面，在光致抗蚀剂层加工方法中，使支撑台和激光束照 射装置沿各自具有光致抗蚀剂层的多个物体的排列方向彼此相对移动，以使用激光束将 所述多个物体的所述光致抗蚀剂层曝光，所述支撑台支撑所述多个物体，所述多个物体 在所述支撑台上间隔开，所述激光束照射装置在执行基于反射光使其光学部件移动的聚 焦伺服控制的同时使用激光束照射所述物体的光致抗蚀剂层。所述光致抗蚀剂层加工方 法包括控制开始步骤，即，在由所述激光束照射装置发射的激光束已经到达物体上的 聚焦开始位置的条件下，开始所述聚焦伺服控制；控制停止步骤，即，在由所述激光束 照射装置发射的激光束已经到达所述物体上的聚焦停止位置的条件下，停止所述聚焦伺 服控制；和保持步骤，即，将所述光学部件的位置保持在预定的位置，保持时间从由所 述激光束照射装置发射的激光束到达所述物体上的聚焦停止位置时开始，直至由所述激 光束照射装置发射的激光束到达下一个物体上的聚焦开始位置为止。以此方式，将所述光学部件的位置保持在预定的位置，保持时间从激光束到达 所述物体上的聚焦停止位置时开始，直至激光束到达下一个物体上的聚焦开始位置为 止，并因此对于下一个物体也可以将光学部件的位置保持在接近正常位置的位置，从而 可以使聚焦伺服控制更快地稳定并可以更恰当地进行加工。在此光致抗蚀剂层加工方法中，可以提供下列步骤加工开始步骤，即，在所 述激光束已经到达所述物体上的加工开始位置的条件下，将激光束输出量提高至大于在 开始所述聚焦伺服控制时输出的激光束的输出量的水平，所述加工开始位置被设置在所 述聚焦开始位置相对于所述物体的移动方向的后侧位置；以及加工停止步骤，即，在所 述激光束已经到达所述物体上的加工停止位置的条件下，将激光束输出量降低至在开始 所述聚焦伺服控制时输出的激光束的水平，所述加工停止位置被设置在所述聚焦停止位 置相对于所述物体的移动方向的前侧位置。以此特征，首先，当激光束到达物体上的聚焦开始位置时，利用以预定的输出 值从激光束照射装置发射的激光束来开始聚焦伺服控制。其后，当激光束到达加工开始 位置时，提高从激光束照射装置发射的激光束的输出量，并使用此高功率激光束加工光 致抗蚀剂层。其后，当激光束到达加工停止位置时，降低从激光束照射装置发射的激光 束的输出量，并且光致抗蚀剂层的加工结束。其后，当激光束到达聚焦停止位置时，停
6止聚焦伺服控制，并且将光学部件的位置保持在预定的位置。因此，在对每个物体恰当 地执行聚焦伺服控制的同时，使用激光束进行光致抗蚀剂层的加工，从而可以以足够的 精度加工每个物体的光致抗蚀剂层。在如上述的光致抗蚀剂层加工方法的加工开始步骤中，代替所述条件，在所述 聚焦伺服控制过程中确定的所述光学部件与其焦点位置相距的距离落入士300i!m内的条 件下，可以将所述激光束输出量提高至大于开始所述聚焦伺服控制时输出的激光束的输 出量的水平。在此说明书中，所述“焦点位置”不是激光束聚焦的位置，而是经由其中用激 光束恰当地照射(恰当地聚焦)物体时光学元件的位置。以此构造，当到光学部件的焦点位置的距离落入士300 ym时，光学部件基本上 在焦点位置，并因此可以自提高激光束输出量以开始加工的时刻起，使光致抗蚀剂层形 成为适当加工的形状。从而，可以避免低收率加工，并可以减少根据激光输出量提高而 增加的功耗。在如上所述光致抗蚀剂层加工方法的聚焦伺服控制中，当在所述聚焦伺服控制 过程中确定的所述光学部件与其焦点位置相距的距离落在预定范围之外时，可以执行加 工禁止控制，其中所述加工禁止控制包括使激光束输出量变为开始所述聚焦伺服控制 时输出的激光束的水平，或使激光束输出量保持在开始所述聚焦伺服控制时输出的激光 束的水平。以此构造，当到光学元件的焦点位置的距离在预定范围之外并且因而无法执行 聚焦伺服控制时，使激光束输出量变为开始所述聚焦伺服控制时输出的激光束的水平， 或使激光束输出量保持在开始所述聚焦伺服控制时输出的激光束的水平，从而禁止加 工；因此，可以限制激光输出量多余的提高以及低收率的加工。在如上所述的光致抗蚀剂层加工方法中，可以在执行所述加工禁止控制时，使 所述支撑台和所述激光束照射装置中的至少一个彼此相对移动，以使所述激光束返回到 与执行所述加工禁止控制时设置的聚焦开始位置相同的位置。以此构造，当无法执行聚焦伺服控制时，从相同的聚焦开始位置恢复聚焦伺服 控制以进行加工，并因此可以减少次品的产生。在如上所述的光致抗蚀剂层加工方法中，当在所述聚焦伺服控制过程中确定的 所述光学部件与其焦点位置相距的距离落在预定范围之外时，可以在存储器中记录缺陷 信息，其中所述缺陷信息与所述聚焦伺服控制中的聚焦开始位置相对应。以此构造，其中将缺陷信息记录在存储器中，例如可以根据缺陷信息进行次品 工件的再加工或确定。也可以将如上述的光致抗蚀剂层加工方法配置为，当在所述聚焦伺服控制过程 中确定的所述光学部件与其焦点位置相距的距离落在预定范围之外时，停止所有控制操 作。以此构造，可以避免无收率加工，并且也可以从聚焦伺服控制变得无法成功执 行的位置恢复加工。在如上所述的光致抗蚀剂层加工方法中，光致抗蚀剂层可以是由可热变形的热 模式(heat mode)材料形成的。
以此特征，仅通过将激光束照射于光致抗蚀剂层就可以在光致抗蚀剂层中形成 孔。可以将如上所述的光致抗蚀剂层加工方法用于制造图案成形品的方法中。作为 本发明的又一方面的用于制造图案成形品的方法包括利用通过上述光致抗蚀剂层加工 方法在所述光致抗蚀剂层中形成的孔图案，制造其上形成与孔图案相对应的形状的图案 成形品。以此构造，在用于制造图案成形品的方法中包括的光致抗蚀剂层加工方法中， 可以使聚焦伺服控制更快地稳定。因而，可以令人满意地加工光致抗蚀剂层，并且所得 图案成形品可以为令人满意地加工的图案成形品。根据本发明的一个或多个方面，将所述光学部件保持在预定的位置，保持时间 自激光束到达物体上的聚焦停止位置时开始，直至激光束到达下一个物体上的聚焦开始 位置为止。因此，可以将光学部件相对于下一个物体的位置保持在接近正常位置的位 置，从而可以使聚焦伺服控制更快地稳定。通过参考附图在以下给出的本发明的示例性的、非限制性的实施方案的详述， 本发明的以上方面和优点、其它优点和其它特征将更加明显。附图简述

图1是用于实施根据本发明的示例性实施方案的光致抗蚀剂层加工方法的设备 的透视图。图2是显示激光束照射装置的示意图。图3包括(a)显示控制器的框图，(b)其中聚焦组件进行参照(lookup)的图，和 (c)其中输出调节组件进行参照的图。图4包括(a)显示当激光束照射装置到达聚焦开始位置时所实现的状态的截面 图，(b)显示当激光束照射装置到达加工开始位置时所实现的状态的截面图，(c)显示当 激光束照射装置到达加工停止位置时所实现的状态的截面图，(d)显示当激光束照射装置 到达聚焦停止位置时所实现的状态的截面图，和(e)显示将物镜的位置保持在两个工件之 间的状态的截面图。图5是显示同步信号和加工信号之间关系的说明图。图6是显示聚焦误差信号的说明图。图7是显示实施例的各种条件的表。本发明的实施方式接下来，将在适当的情况下通过引用附图对本发明的实施方案进行详述。如图1中所示，光致抗蚀剂层加工设备1是用于实施根据本发明的光致抗蚀剂层 加工方法的装置，并且主要包括支撑台2、激光束照射装置3和控制器4。支撑台2是圆板状的台，其被配置为以预定的转速旋转，并且在控制器4的适宜 控制下运行。在支撑台2的正面侧，在圆周方向排列并且以预定的间隔隔开的位置形成 了多个(4个)各自具有带底部的圆筒的形状并被配置为支撑作为物体实例的圆盘状工件 5的凹部21，使得凹部21不与支撑台2的旋转中心交迭。因此，当使支撑台2旋转时， 所述多个工件5绕支撑台2的旋转中心公转。支撑台2的直径的上限值优选为2m以下，更优选1.5m以下，并且进一步优选lm以下。直径的下限值优选5cm以上，并且更优选10cm以上。因为将工件5排列在 更接近于支撑台2的圆周的位置使得加工速度更快，因此这样的排列是优选的。更具体 而言，可以优选将工件排列在距支撑台2的旋转中心的距离为支撑台2的半径的5%以上 的位置处，更优选在距旋转中心的距离为半径的10%以上的位置，并且进一步优选在距 旋转中心的距离为半径的20%以上的位置。将每个工件5配置为包括圆盘状的基板51和在基板51上形成的光致抗蚀剂层 52。根据本实施方案的光致抗蚀剂层52是由一旦用强光照射，就能够由光转换产生的热 使其变形而在其中形成孔的材料制成的层，或等价地，所谓的热模式型光致抗蚀剂材料 的层。随后将详述光致抗蚀剂层52的具体实例。制备如上所述配置的多个(4个)工件5，并将其分别设置在支撑台2的多个凹 部21中。在此步骤中，为了使每个工件5的正面侧5a(即，高度)的位置落入预定的公 差内，如果设置了比标准类型工件5更薄的工件5，则通过隔片(spacer) 22调整其表面5a 的高度。激光束照射装置3是在执行基于由工件5接收的反射光移动作为其光学部件的一 个实例的物镜35的聚焦伺服控制的同时照射每个工件5的装置，并且激光束照射装置3 被配置为可沿支撑台2的径向移动。更具体而言，激光束照射装置3包括激光束源31、 第一透镜32、第二透镜33、半透明反射镜34、物镜35、柱面透镜36和检测器37。将激光束源31配置为发射通过控制器4调节输出量的激光束。将第一透镜32配置为放大从激光束源31发射的激光束的光束直径，并使其位于 激光束源31的下游位置(沿激光束传播方向的下游)。将第二透镜33配置为将光束直径已经通过第一透镜32放大的激光束转变为平行 的射线束，并使其位于第一透镜32的下游位置。使半透明反射镜34位于第二透镜33的下游位置，并将其配置为透射从激光束源 31发射的激光束，并将自相反方向返回的激光束反射到预定的方向(基本上与入射激光 束传播的光轴方向垂直)。将物镜35配置为会聚已经透射半透明反射镜34的激光束，并且使其位于半透明 反射镜34的下游位置。将物镜35配置为通过在控制器4适当控制下运行的驱动系统而 在光轴方向往复移动。例如，作为其驱动系统，可以使用已知的音圈电动机(Voice Coil Motor)。柱面透镜36是形状类似一段圆柱体的透镜，并且仅在一个方向起透镜作用。将 此柱面透镜36设置在由半透明反射镜34反射的激光束传播的路径上。使检测器37位于柱面透镜36的下游位置，并且将其配置为起利用四个分开的光 传感器检测通过柱面透镜36会聚的激光束的作用。由检测器37的每个光传感器检测的 激光束的光量被输出到控制器4。控制器4包括CPU、ROM、RAM、通讯装置、以及其它已知硬件部件(未显 示)。在以下说明中，参考图3，即其中将上述硬件或具有从ROM载入的程序的CPU以 功能框(functional block)形式示出的框图，将对控制器4的详细配置进行描述。如图3(a)中所示，控制器4包括聚焦组件41、同步组件42、输出调节组件43、 移动控制组件44和存储器45。
9
将聚焦组件41配置为起如下作用根据预先存储在存储器45中的聚焦控制信 息，打开和关闭聚焦伺服控制，并且将物镜35的位置保持在当关闭聚焦伺服控制时所处 的位置。具体而言，例如，通过关掉开关(switch)，关闭适用于基于反射光来执行聚焦 伺服控制的电路，且通过打开适用于对经过用于驱动物镜35的驱动系统的电流进行保持 的电路，将物镜35的位置保持于此时所在的位置上。更具体地，将聚焦组件41配置为根据如图3 (b)中所示的图(聚焦控制信息)执 行上述控制。在此图中，将切换聚焦伺服控制的开和关的时机设置在与工件5上的聚焦 开始位置FS和聚焦停止位置FE相对应的时间点(见图4)。在此实施方案中，将聚焦开 始位置FS及聚焦停止位置FE设置在激光束照射点的螺旋状轨迹上，所述激光束照射点 通过支撑台2的旋转和激光束照射装置3的移动而在支撑台2及置于其中的多个工件5的 表面上移动。聚焦组件41根据从同步组件42输出的同步信号，与移动控制组件44 (将在后面 描述)同步执行控制；从而，借助于此构造，在支撑台2变为稳定旋转后，当激光束照射 装置3到达相对于支撑台2的初始位置时，聚焦组件41开始其聚焦伺服控制的开/关控 制。当激光束到达工件5上的聚焦开始位置FS (见图4(a))时，聚焦组件41根据象 散法(astigmatic method)开始如上所述的聚焦伺服控制。具体而言，聚焦组件41在其聚 焦伺服控制过程中，根据从检测器37输出的检测值，对物镜35的位置进行测定，并且通 过向驱动系统输出与移动距离相对应的电流使物镜35移动，以便使物镜35的位置到达其 焦点位置(适于在光致抗蚀剂层52中形成具有预定直径的孔的预定位置)。于此，当物 镜35处于焦点位置时，在4个分开的光传感器上激光束显示理想的圆形，并因此所得的 运算值为0;当物镜35自焦点位置偏离时，在4个分开的光传感器上激光束显示纵向或 横向的楕圆形图，并因此所得的运算值变为正或负的值。当激光束到达工件5上的聚焦停止位置FE(见图4(d))时，聚焦组件41停止聚 焦伺服控制，并且将物镜35的位置保持在当时所处的位置。将同步组件42配置为起到始终向聚焦组件41、输出调节组件43和移动控制组件 44输出同步信号的作用。将输出调节组件43配置为起如下作用通过根据预先存储在存储器45中的加 工信息控制激光束源31来改变激光束的输出量。更具体而言，将输出调节组件43配置 为根据如图3(c)中所示的图(加工信息)改变激光束的输出量。在此图中，将切换激光 输出量的时机设置在与工件5上的加工开始位置CS和加工停止位置CE相对应的时间点 (见图4)。在此实施方案中，将加工开始位置CS及加工停止位置CE设置在激光束照射 点的螺旋状轨迹上，所述激光束照射点通过支撑台2的旋转和激光束照射装置3的移动而 在支撑台2及置于其中的多个工件5的表面上移动。输出调节组件43根据从同步组件42输出的同步信号，与聚焦组件41同步执行 控制，并因此将其配置为调节激光束的输出量，使得当聚焦伺服控制开始时，激光束的 输出量变为预定值a，并且在经过预定时间后(当到达加工开始位置CS时)，将激光束 的输出量提高至大于预定值a的值0。此外，将输出调节组件43配置为自将激光束的 输出量提高至值0起经过预定的时间时(当到达加工停止位置CE时)，将激光束的输出
10量恢复为预定值a。此外，输出调节组件43在如上述将激光束的输出量提高并保持在比开始聚焦伺 服控制时输出的激光束的输出量(a)更高的值时，根据预先存储在存储器45中的孔信 息，执行对激光束源31 (或在激光束传播的光轴上设置的光闸)的开/关控制。根据此 过程，利用激光束在光致抗蚀剂层52中的预定点，形成孔52a的预定图案(见图4(c))。将移动控制组件44配置为起如下作用根据预先存储在存储器45中的程序，控 制支撑台2旋转以及激光束照射装置3沿径向移动。将移动控制组件44配置为根据从同 步组件42接收的同步信号，开始支撑台2的旋转以及激光束照射装置3的径向移动。将存储器45配置为将如上所述的聚焦开始位置FS、聚焦停止位置FE、加工开 始位置CS和加工停止位置CE，存储为如上所述的切换聚焦伺服控制的开和关的时机(见 图3(b))或切换激光输出量的时机(见图3(c))。还将存储器45配置为存储用于控制支 撑台2和激光束照射装置3的程序。于此，聚焦开始位置FS、聚焦停止位置FE、加工开 始位置CS和加工停止位置CE是设置在激光束照射点的螺旋状轨迹上的位置，并对每个 工件5设置这些位置，所述激光束照射点通过支撑台2的旋转和激光束照射装置3的径向 移动而在支撑台2及置于其中的多个工件5的表面上移动。更具体而言，如图4(a)中所 示，将与位于工件5的移动方向前缘的每个工件5前端5b相距L1的位置设置为聚焦开始 位置FS。类似地，如图4(b)中所示，将与每个工件5的前端5b相距L2(比距离L1更 长)的位置设置为加工开始位置CS。类似地，如图4(c)中所示，将与位于工件5的移 动方向后缘的每个工件5的后端5c相距L3的位置设置为加工停止位置CE。类似地，如 图4(d)中所示，将与每个工件5的后端5c相距L4(比距离L3更短)的位置设置为聚焦 停止位置FE。在此实施方案中，设置距离LI、L4使得将激光束全部照射于工件5 (即，整个 照射点落入工件5内)。更具体而言，如果激光束的光斑直径为1 P m，则可以优选将距 离LI、L4设置为liim以上。更具体地，距离LI、L4的下限值优选为liim以上，更 优选10 y m以上，并且进一步优选100 y m以上。如上述设置的下限值使得能够将整个 激光束无误地照射于工件5，并因此可以有效地执行聚焦伺服控制。此外，距离LI、L4 的上限值优选为10mm以下，更优选5_以下，并且进一步优选1mm以下。如上设置 上限值使得能够扩大工件5上的加工面积，从而提高生产率。将聚焦开始位置FS、聚焦停止位置FE、加工开始位置CS和加工停止位置CE设 置在每个工件5的这样的位置，该位置距离(short of)其内缘即距离支撑台2的旋转中心 较接近的边缘不小于1 P m、并且距离其外缘即距离支撑台2的旋转中心最远的边缘不小 于1 y m。在此设置条件下，将激光束照射于距离内缘不小于1 P m并且距离外缘不小于 1 U m的部分，并且距离内缘和外缘1-P m范围内的部分未受到加工。未受到加工而被留在内缘和外缘的部分的范围的下限值优选为1 P m以上，更优 选10 y m以上，并且进一步优选100 y m以上。如上所述设置下限值使得能够将整个激 光束无误地照射于工件5，并因此可以有效地执行聚焦伺服控制。此外，未受到加工的 部分的范围的上限值优选为10mm以下，更优选5mm以下，并且进一步优选1mm以下。 如上所述设置上限值使得能够扩大工件5上的加工面积，从而提高生产率。接下来，将对根据本发明的激光曝光方法和光致抗蚀剂层加工方法进行描述。
11
首先，使支撑台2旋转，并且从激光束照射装置3发射具有预定值a的弱激光 束。在支撑台2的旋转变得稳定后，激光束到达如图4(a)中所示的聚焦开始位置FS， 然后控制器4开始聚焦伺服控制(控制开始步骤)。其后，当激光束到达如图4(b)中所示的加工开始位置CS时，控制器4提高激光 束的输出量，并且开始使用激光束加工(加工开始步骤)。通过此步骤，在工件52的光 致抗蚀剂层52中形成了如图4(c)中所示的孔52a(孔图案)。在图4中，用粗线表示已 经提高输出量的激光束。当激光束到达如图4(c)中所示的加工停止位置CE时，控制器4降低激光束的输 出量，并且停止使用激光束的加工(加工停止步骤)。其后，当激光束到达如图4(d)中 所示的聚焦停止位置FE时，控制器4停止聚焦伺服控制(控制停止步骤)，并且将物镜 35保持在此时其所处的位置(保持步骤)。作为结果，如图4(e)中所示，在自到达聚焦 停止位置FE的时刻开始直至到达下一个工件5上的聚焦开始位置FS为止的期间，将物镜 35保持在此位置。在此步骤中，从激光束照射装置3连续地输出激光束，同时控制器4 忽略反射光的信息而保持物镜35的位置。在光致抗蚀剂层52中形成孔52a后，进一步进行蚀刻以使基板51开孔，借以在 基板51上形成与孔52a相对应的凹部的预定图案(凹坑图案)，从而制造用于信息记录介 质(图案成形品)的基板51。此外，可以通过气相沉积、镀覆等制造向其转印光致抗蚀 剂层52上的孔52a的图案的压模(图案成形品)等。根据如上所述本发明的实施方案，可以实现以下有利效果。因为在自激光束到达工件5上的聚焦停止位置FE的时刻开始直至激光束到达下 一个工件5上的聚焦开始位置FS为止的期间，保持物镜35的位置，因此对于下一个工件 5，也可以将物镜35的位置保持在接近其焦点位置的位置，从而可以使聚焦伺服控制更 快地稳定。此外，因为在对每个工件5有效地执行聚焦伺服控制的条件下，进行使用激 光束的光致抗蚀剂层52的加工，因此可以对每个工件的光致抗蚀剂层52进行精密加工。因为在聚焦开始位置FS和聚焦停止位置FE，将激光束全部照射于工件5，因此 可以防止在激光束部分地偏离工件5照射的情况下将导致的潜在风险，比如无法恰当地 执行聚焦伺服控制。因为将在保持步骤中的激光束设计为持续连续性地发射，因此与其中在保持步 骤中停止发射激光束的方法相比，当对下一个工件5开始聚焦伺服控制时，可以更稳定 地发射激光束。因为将物镜35保持在作为当停止聚焦伺服控制时物镜35所处位置的位置，因此 可以免除物镜35的任何多余移动，并因此可以抑制其驱动系统的磨损。因为通过使支撑台2旋转来使多个工件5公转，因此可以以简单的构造使多个工 件5相对于激光束照射装置3移动。因为将激光束照射于每个工件5的如下部分，所述部分被限定在更接近支撑台 2的旋转轴的边缘的内侧不小于lPm的位置与离支撑台2的旋转轴最远的边缘的内侧不 小于lym的位置之间的范围内，因此可以防止在工件5的边缘有缺口部分的情况下导致 的潜在风险，如作为激光束部分地偏离工件5照射的结果，无法恰当地执行聚焦伺服控 制。
12
因为光致抗蚀剂层52是由可热变形的热模式材料形成的，因此仅通过用激光束 照射光致抗蚀剂层52就可以在光致抗蚀剂层52中形成孔52a。本发明不限于上述实施方案，而可以如将在以下示例的以各种形式对其进行利用。在上述实施方案中，持续使激光束连续地发射，但是本发明不限于此实施方 案，可以持续使激光束间断地发射。在此备选构造中，可以在控制开始步骤、控制停止 步骤和保持步骤中，优选持续从激光束照射装置间断地发射激光束。以此构造，可以使 得对激光束照射装置的控制变得简单并因此可以通过始终持续将激光束间断地发射而简 单地进行对激光束照射装置的控制，因此，可以提高控制效率。此外，在此实施方案 中，优选的是使激光的间歇发射的时机与根据心轴的旋转输出的同步信号同步，从而精 确地控制在支撑台的径向彼此邻接的加工痕迹之间的相对位置。于此，同步信号是指为 了整齐地(neatly)排列位置而周期性输出的信号。更具体而言，如图5中所示，在支撑台进行一次完整的旋转的每一周期中输出 同步信号的情况下，例如，将用于对将要加工的螺旋形轨迹的最外一个周期进行加工的 第一加工信号WS1与预定的第一同步信号SS1同步输出，将用于对与将要加工的螺旋形 轨迹的最外一个周期邻接的第二个周期加工的第二加工信号WS2、与在第一同步信号后 面输出的第二同步信号SS2同步输出。以此构造，可以使在支撑台的径向彼此邻接的孔 52a的位置整齐地排列(或以预定的关系保持)。如果每一周期仅输出一次同步信号， 则由于旋转的不均勻而可能产生位移。因此，优选的是在每一周期输出同步信号两次以 上。在一个周期输出的同步信号的次数(脉冲数)优选为16、更优选256，并且进一步 优选1,024。在上述实施方案中，将物镜35保持在当停止聚焦伺服控制时物镜35所处的位 置，但是本发明不限于此实施方案。例如，可以将物镜35移动到与接下来将要曝光的工 件5的表面对应的位置并保持在该位置。即，可以将关于每个工件5的表面位置的信息 预先存储在存储器45中，并可以在停止聚焦伺服控制后根据此信息移动物镜35。以此构 造，即使不能将工件的表面位置设置为位于基本上相同的位置，而由于将物镜35移动到 与接下来将要照射的下一个工件5的表面对应的位置并保持在该位置，也可以对下一个 工件5适当地执行聚焦伺服控制。在上述实施方案中，将物镜35保持在当停止聚焦伺服控制时物镜35所处的位 置，但是本发明不限于此实施方案。例如，如图6中所示，当停止聚焦伺服控制时，可 以将物镜35移动到与聚焦误差信号的S形曲线的峰PE1、PE2之间间隔对应的位置并保 持在该位置。于此，“聚焦误差信号”是指在不执行聚焦伺服控制的条件下，例如仅使 物镜35向工件5移动时(通过以预定的梯度降低供应给聚焦驱动线圈FC的驱动电压来使 物镜35从位置P1移动到P2时)，基于反射光获得的字母S形曲线状的已知信号。当物 镜35位于焦点位置P5时(光强度信号变为最大时)聚焦误差信号显示输出为0。因为物 镜35相对于焦点位置P5朝向工件5或远离工件5移动，聚焦误差信号在范围AR内朝向 峰PE1或PE2成比例地变化。与峰PE1和PE2之间的间隔相对应的位置是，例如，在附 图中所示的位置P3和P4之间的范围内的位置。因此，如果将物镜35保持在位置P3和 P4之间的范围内的任何位置，可以对下一个物体有效地执行聚焦伺服控制。
在上述实施方案中，将加工开始位置CS设置在聚焦开始位置FS相对于工件5的 移动方向的后侧位置，并且将加工停止位置CE设置在聚焦停止位置FE的前侧位置，但 是本发明不限于此实施方案。例如，可以将加工开始位置CS设置在与聚焦开始位置FS 相同的位置，并且可以将加工停止位置CE设置在与聚焦停止位置FE相同的位置。换言 之，可以同步地开始或停止聚焦伺服控制和加工。在上述实施方案中，当激光束照射装置3到达加工开始位置CS时，提高激光束 输出量以开始加工，但是本发明不限于此实施方案。例如，在上述实施方案中，在不设 置加工开始位置CS的条件下，当在聚焦开始位置FS处开始的聚焦伺服控制中测定的物 镜35与其焦点位置相距的距离落入士300i!m内时，可以将激光束输出量提高至大于在 聚焦伺服控制过程中输出的激光束的水平以开始加工。即，不是根据图3(c)中所示的图 调整输出量，而是在聚焦伺服控制过程中执行如下控制测定到焦点位置的距离是否落 入士300iim内，并且当该距离已经落入士300 iim内时提高激光束输出量。以此构造，因为当使物镜35基本上位于焦点位置时开始加工，因此可以从开始 加工的时刻起在光致抗蚀剂层52中形成良好的加工形状。因此，可以避免低收率的加 工，并且能够减少根据激光输出量提高而增加的功耗。作为用于确定是否开始加工的参 照，物镜35与其焦点位置相距的距离优选为士 100 ym、更优选士50 ym、并且进一步优 选 士 10 li m。在上述实施方案中的聚焦伺服控制过程中，当物镜35与其焦点位置相距的距离 在预定范围之外时，可以执行加工禁止控制，在所述加工禁止控制中将激光束输出量保 持在或变为聚焦伺服控制过程中输出的激光束的水平。更具体而言，如果在从开始聚焦 伺服控制的时刻至开始加工的时刻的期间内，物镜35与其焦点位置相距的距离落在预定 范围之外，则可以将激光束输出量保持在开始聚焦伺服控制时输出的激光束的水平。另 一方面，如果在加工过程中物镜35与其焦点位置相距的距离落在预定范围之外，则可以 将激光束的输出量降低至开始聚焦伺服控制时输出的激光束的水平。以此构造，当物镜35与其焦点位置相距的距离落在预定范围之外并且无法执行 聚焦伺服控制时，可以将激光束输出量保持在或变为聚焦伺服控制过程中输出的激光束 的水平，从而禁止加工；因此，可以限制激光输出量的多余的提高以及低收率的加工。在上述实施方案中的聚焦伺服控制过程中，当执行加工禁止控制时，可以将支 撑台2和激光束照射装置3中的至少一个相对彼此移动，以使激光束返回到与执行加工禁 止控制时设置的聚焦开始位置FS相同的位置。以此构造，当无法执行聚焦伺服控制时， 可以从相同的聚焦开始位置FS恢复聚焦伺服控制以进行加工，并因此可以减少缺陷的产 生。在上述实施方案中的聚焦伺服控制过程中，当物镜35与其焦点位置相距的距离 落在预定范围之外时，可以将与聚焦伺服控制中的聚焦开始位置FS相对应的缺陷信息存 储在存储器45中。以此构造，因为将缺陷信息记录在存储器中，因此，例如可以根据缺 陷信息进行次品工件的再加工或确定。在上述实施方案中的聚焦伺服控制过程中，当物镜35与其焦点位置相距的距离 落在预定范围之外时，可以停止全部控制操作。以此构造，可以避免无收率加工，并且 也可以从聚焦伺服控制变得无法成功执行的位置恢复加工。
在上述实施方案中，将激光曝光方法在用于加工光致抗蚀剂层52的方法中使 用，但是本方法不限于此实施方案；例如，可以将根据本发明的激光曝光方法与现有技 术中一样用于试样的写/读。在上述实施方案中，使多个工件5公转，但是本发明不限于此实施方案；可以 使多个工件5沿其表面方向(多个工件5的排列方向)以直线形式移动。在上述实施方案中，采用物镜35作为在聚焦伺服控制下驱动的光学部件，但是 本发明不限于此实施方案；例如，可以采用如上述实施方案中的第一透镜32。在上述实施方案中，根据象散法执行聚焦伺服控制，但是本发明不限于此实施 方案；例如，可以根据傅科(Foucault)法等执行聚焦伺服控制。在上述实施方案中，每个采用的工件5的形状都是圆形的，但是本发明不限于 此实施方案；例如，工件5可以具有多边形的形状。此外，工件5的数量可以为任何数 量。此外，置于相同支撑台2上的工件的尺寸和形状可以彼此不同。应理解的是具有多 边形的形状的工件的内缘和外缘分别是其最接近和最远离支撑台的旋转轴的部分。用于光致抗蚀剂层52的材料不限于热模式型材料，而可以为光子模式(photon mode)型材料、或通过曝光对其物理性质进行改变且变得能够用显影溶液溶解的材料。 热模式型光致抗蚀剂材料的具体实例以及用于加工光致抗蚀剂层的条件如下。可以采用的热模式型的光致抗蚀剂材料包括如迄今通常用于光盘等的记录层中 的记录材料；例如，记录材料如花青-基，酞菁-基，醌-基，方锱(squarylium)-基， 奧锵(azulenium)-基，硫醇配盐-基，和部花青-基记录材料可以用于本发明人的目的。根据本发明的光致抗蚀剂层可以优选为染料类型的光致抗蚀剂层，其含有作为 光致抗蚀剂材料的染料。因此，光致抗蚀剂层中含有的光致抗蚀剂材料可以选自染料或其它有机化合 物。应当理解，光致抗蚀剂材料不限于有机材料；即，也可以使用无机材料或有机与无 机材料的复合材料。但是，在有机材料的情况下，用于成膜的涂布工艺可以通过旋涂或 喷涂容易地进行，并且易于得到转变温度较低的材料；因此，有机材料可以是优选的。 另外，在各种有机材料中，其光吸收可以通过改变它们的分子设计来控制的染料可以是 优选的。用于光致抗蚀剂层中的材料的优选实例可包括次甲基染料(花青染料、半菁 染料、苯乙烯基染料、氧杂菁(oxonol)染料、部花青染料等)、大环染料(酞菁染料、萘 菁(naphthalocyaninine)染料、卟啉染料等)、偶氮染料(包括偶氮-金属螯合物染料)、 亚芳基染料、配合物染料、香豆素染料、唑衍生物、三嗪衍生物、1-氨基丁二烯衍生 物、肉桂酸衍生物、喹酞酮(quinophthalone)染料等。其中，氧杂菁染料、酞菁染料和花 青染料可以是优选的。此染料型光致抗蚀剂层可以优选含有在曝光波长范围内有吸收的染料。尤其 是，表示光吸收量的消光系数k的上限可以优选为10以下，更优选5以下，进一步优选3 以下，最优选1以下。一方面，消光系数k的下限可以优选为0.0001以上，更优选0.001 以上，并且还更优选0.1以上。设置消光系数k在以上范围内优选使得孔的形状均勻。光 致抗蚀剂层的折射率范围优选为1.2至3.0，更优选1.3至2.5，并且还更优选1.4至1.9。应理解，如上所述，光致抗蚀剂层需要在曝光波长范围内具有光吸收；考虑
15到这点，可根据激光源产生的激光束的波长来进行适合的染料的选择和/或其结构的改变。例如，在从激光源发射的激光束的振荡波长为780nm左右的情况下，有利的是 选择染料如五次甲基花青染料、七次甲基氧杂菁染料、五次甲基氧杂菁染料、酞菁染料 和萘菁染料。其中，可以特别优选使用酞菁染料或五次甲基花青染料。在从激光源发射的激光束的振荡波长为660nm左右的情况下，有利的是选择染 料如三次甲基花青染料、五次甲基氧杂菁染料、偶氮染料、偶氮-金属配合物染料和吡 咯次甲基(pyrromethene)配合物染料。此外，在从激光源发射的激光束的振荡波长为405nm左右的情况下，有利的 是选择染料如单次甲基花青染料、单次甲基氧杂菁染料、零次甲基部花青染料、酞菁染 料、偶氮染料、偶氮-金属配合物染料、卟啉染料、亚芳基染料、配合物染料、香豆素 染料、唑衍生物、三嗪衍生物、苯并三唑衍生物、1-氨基丁二烯衍生物和喹酞酮染料。在从激光源发射的激光束的振荡波长分别为780nm左右、660nm左右以及 405nm左右的情况下，用于光致抗蚀剂层12中(即作为光致抗蚀剂材料)的优选化合物 的实例如下所示。在激光束的振荡波长为780nm左右的情况下，由下列化学式1、2中的 (1-1)至(1-10)所示的化合物是适合的。在激光束的振荡波长为660nm左右的情况下， 由化学式3、4中的式(II-1)至(II-8)所示的化合物是适合的，并且在激光束的振荡波长 为405nm左右的情况下，由化学式5、6中的(III-1)至(III-14)所示的化合物是适合的。 应理解，本发明并不限于将这些化合物用作光致抗蚀剂材料的情况。在激光振荡波长为780nm左右情况下的光致抗蚀剂材料的实例[化学式1]
1权利要求
1.一种使用激光束将多个物体曝光的激光曝光方法，其中使支撑台和激光束照射装 置沿所述多个物体的排列方向彼此相对移动，所述支撑台支撑在其上间隔开的所述多个 物体，所述激光束照射装置在执行基于反射光使其光学部件移动的聚焦伺服控制的同时 使用激光束照射所述物体，所述激光曝光方法包括控制开始步骤，即，在由所述激光束照射装置发射的激光束已经到达物体上的聚焦 开始位置的条件下，开始所述聚焦伺服控制；控制停止步骤，即，在由所述激光束照射装置发射的激光束已经到达所述物体上的 聚焦停止位置的条件下，停止所述聚焦伺服控制；和保持步骤，即，将所述光学部件的位置保持在预定的位置，保持时间从由所述激光 束照射装置发射的激光束到达所述物体上的聚焦停止位置时开始，直至由所述激光束照 射装置发射的激光束到达下一个物体上的聚焦开始位置为止。
2.根据权利要求1所述的激光曝光方法，其中所述聚焦开始位置和所述聚焦停止位置 是将所述激光束全部照射到所述物体上的位置。
3.根据权利要求1所述的激光曝光方法，所述方法包括在所述保持步骤中，持续 从所述激光束照射装置连续地或间断地发射激光束。
4.根据权利要求3所述的激光曝光方法，所述方法包括在所述控制开始步骤、所 述控制停止步骤和所述保持步骤中，持续从所述激光束照射装置间断地发射激光束。
5.根据权利要求1所述的激光曝光方法，其中所述预定位置是当停止所述聚焦伺服控 制时所述光学部件所处的位置。
6.根据权利要求1所述的激光曝光方法，其中所述预定位置是与接着将要照射的下一 个物体的表面相对应的位置。
7.根据权利要求1所述的激光曝光方法，其中所述预定位置是与聚焦误差信号的S形 曲线的峰间间隔相对应的位置。
8.根据权利要求1所述的激光曝光方法，所述方法包括使所述支撑台旋转以使所 述多个物体绕所述支撑台的旋转轴公转。
9.根据权利要求8所述的激光曝光方法，其中将所述激光束照射于所述物体的被限定 在以下位置之间的范围内的部分上在更靠近所述支撑台的旋转轴的边缘的内侧不小于 1 μm的位置；和在离所述支撑台的旋转轴最远的边缘的内侧不小于1 μ m的位置。
10.一种光致抗蚀剂层加工方法，其中使支撑台和激光束照射装置沿各自具有光致抗 蚀剂层的多个物体的排列方向彼此相对移动，以使用激光束将所述多个物体的所述光致 抗蚀剂层曝光，所述支撑台支撑所述多个物体，所述多个物体在所述支撑台上间隔开， 所述激光束照射装置在执行基于反射光使其光学部件移动的聚焦伺服控制的同时使用激 光束照射所述物体的光致抗蚀剂层，所述光致抗蚀剂层加工方法包括控制开始步骤，即，在由所述激光束照射装置发射的激光束已经到达物体上的聚焦 开始位置的条件下，开始所述聚焦伺服控制；控制停止步骤，即，在由所述激光束照射装置发射的激光束已经到达所述物体上的 聚焦停止位置的条件下，停止所述聚焦伺服控制；和保持步骤，即，将所述光学部件的位置保持在预定的位置，保持时间从由所述激光 束照射装置发射的激光束到达所述物体上的聚焦停止位置时开始，直至由所述激光束照射装置发射的激光束到达下一个物体上的聚焦开始位置为止。
11.根据权利要求10所述的光致抗蚀剂层加工方法，所述方法包括加工开始步骤，即，在所述激光束已经到达所述物体上的加工开始位置的条件下， 将激光束输出量提高至大于在开始所述聚焦伺服控制时输出的激光束的输出量的水平， 所述加工开始位置被设置在所述聚焦开始位置相对于所述物体的移动方向的后侧位置； 以及加工停止步骤，即，在所述激光束已经到达所述物体上的加工停止位置的条件下， 将激光束输出量降低至在开始所述聚焦伺服控制时输出的激光束的水平，所述加工停止 位置被设置在所述聚焦停止位置相对于所述物体的移动方向的前侧位置。
12.根据权利要求11所述的光致抗蚀剂层加工方法，其中所述加工开始步骤包括 代替所述条件，在所述聚焦伺服控制过程中确定的所述光学部件与其焦点位置相距的距 离落入士300μιη内的条件下，将所述激光束输出量提高至大于开始所述聚焦伺服控制时 输出的激光束的输出量的水平。
13.根据权利要求10所述的光致抗蚀剂层加工方法，所述方法包括当在所述聚焦 伺服控制过程中确定的所述光学部件与其焦点位置相距的距离落在预定范围之外时，执 行加工禁止控制，其中所述加工禁止控制包括使所述激光束输出量变为开始所述聚焦 伺服控制时输出的激光束的水平，或使所述激光束输出量保持在开始所述聚焦伺服控制 时输出的激光束的水平。
14.根据权利要求13所述的光致抗蚀剂层加工方法，所述方法包括当执行所述加 工禁止控制时，使所述支撑台和所述激光束照射装置中的至少一个彼此相对移动，以使 所述激光束返回到与执行所述加工禁止控制时设置的聚焦开始位置相同的位置。
15.根据权利要求10所述的光致抗蚀剂层加工方法，所述方法包括当在所述聚焦 伺服控制过程中确定的所述光学部件与其焦点位置相距的距离落在预定范围之外时，在 存储器中记录缺陷信息，其中所述缺陷信息与所述聚焦伺服控制中的聚焦开始位置相对 应。
16.根据权利要求10所述的光致抗蚀剂层加工方法，所述方法包括当在所述聚焦 伺服控制过程中确定的所述光学部件与其焦点位置相距的距离落在预定范围之外时，停 止所有控制操作。
17.根据权利要求10所述的光致抗蚀剂层加工方法，其中所述光致抗蚀剂层是由可热 变形的热模式材料形成的。
18.—种用于制造图案成形品的方法，所述方法包括利用通过根据权利要求10-17 中任一项所述的光致抗蚀剂层加工方法在所述光致抗蚀剂层中形成的孔图案，制造其上 形成与所述孔图案相对应的形状的图案成形品。
全文摘要
提供了一种用于进行曝光的激光曝光方法，其中使支撑多个物体(工件5)的支撑台(2)、以及在执行基于反射光的聚焦伺服控制的同时照射物体的激光束照射装置(3)彼此相对移动。所述方法包括控制开始步骤，即，当激光束已经到达物体上的聚焦开始位置(FS)时，开始聚焦伺服控制；控制停止步骤，即，当激光束已经到达物体上的聚焦停止位置(FE)时，停止聚焦伺服控制；以及保持步骤，即，将光学部件(物镜35)的位置保持在预定的位置，保持时间到从物体上的聚焦停止位置(FE)开始的激光束到达下一个物体上的聚焦开始位置(FS)为止。
文档编号G03F7/20GK102016721SQ20098011398
公开日2011年4月13日 申请日期2009年3月23日 优先权日2008年4月22日
发明者宇佐美由久 申请人:富士胶片株式会社